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范晶晶等-Lithos：揭示西昆仑白龙山超大型伟晶岩锂矿的锂富集机理

撰稿：发布时间：2020-07-14

花岗伟晶岩是稀有金属矿产Li、Be、Nb、Ta 等最重要的容矿岩石之一。而关于稀有金属伟晶岩成因的问题至今都存在争议，主要聚焦于稀有金属元素富集机制及源区两个方面。目前对稀有金属元素富集机制的解释模型主要有两种，一种是过冷却条件下，边界层熔体结晶分异模型，即CZR模型。这种模型不强调挥发分的重要性，却要求高度的结晶分异，同时很好的解释了稀有金属伟晶岩的组分分带；另一种是不混溶模型，可以是熔体-熔体不混溶，也可以是熔体-熔体-流体不混溶，这种不混溶可以发生在较高的温度下，且强调挥发分的重要性，并强调了超临界流体/熔体对成矿的重要性。

针对上述科学问题，中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室岩石学学科组博士生范晶晶、唐功建研究员、王强研究员及其合作者对西昆仑白龙山超大型伟晶岩矿床中的贫矿伟晶岩，含矿伟晶岩及其矿物进行了Li 同位素研究。贫矿伟晶岩主要矿物组合为钠长石、白云母和石英，含矿伟晶岩主要为锂辉石、钠长石、白云母和石英。研究发现贫矿伟晶岩具有相对较高的全岩（2.30 ~ 4.94‰）及白云母（2.22 ~ 7.55‰）δ⁷Li值，而含矿伟晶岩具有相对较低的全岩（–1.89 ~ 0.35‰）、白云母（–3.39 ~ 4.49‰）及锂辉石（–2.83 ~ 1.87‰）δ⁷Li值。δ⁷Li值与主微量元素变化图解显示贫矿伟晶岩与含矿伟晶岩Li同位素差异不是连续分离结晶的结果。贫矿伟晶岩相对高的CaO、K₂O、TFe₂O₃、TiO₂、MnO 含量，明显的稀土四分组效应及超球粒陨石的Y/Ho比值表明其可能处于由纯岩浆向岩浆-流体过度的体系。而含矿伟晶岩高的Li、Rb、Cs、Na、Sn、Nb、Ta 及挥发分（B、P和H₂O）含量表明其形成于相对富流体贫熔体的体系。两者Li同位素差异可能是岩浆不混溶导致的熔体-流体分离的结果：Li与Al呈强健结合的硅酸盐熔体相对富集⁷Li，呈弱的水合键结合的流体相对富集⁶Li。另一种解释可能是出溶的流体优先带走粒间熔体中由于扩散作用富集的⁶Li。对该过程进行瑞利分馏模拟发现出溶约22 ~ 27% 流体能较好的解释贫矿与含矿伟晶岩4 ~ 5‰ Li同位素分馏。两者相对较大的Li同位素分馏很可能指示流体出溶发生于超临界或近临界状态，该超临界或近临界流体能够有效地提取残余熔体中的Li、Rb、Nb、Ta、Sn等，进而有助于形成稀有金属矿化。

图1 白龙山伟晶岩全岩及矿物Li同位素组成

图2 Li同位素组成随岩浆分异指标的变化图解

图3 流体出溶过程Li同位素瑞利分馏模拟

该研究近期发表在国际期刊《Lithos》上。

论文信息：Fan J.J., Tang G.J*., Wei G.J., Wang H., Xu Y.G., Wang Q*., Zhou J.S., Zhang Z.Y., Huang T.Y., Wang Z.L. (2020). Lithium isotope fractionation during fluid exsolution: implications for Li mineralization of the Bailongshan pegmatites in the West Kunlun, NW Tibet. Lithos, 352–352, 105236.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.lithos.2019.105236

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